L’alimentazione

Come descritto nel paragrafo 2.10, la GCU riceve in ingresso tre tensione di alimentazione di due 28 V identiche, provenienti da due convertitori DC-DC identici, e la 12 V proveniente dalla batteria. Le due 28 V, sono già stabilizzate e vengono inviate, attraverso un fusibile da 10Ae due condensatori da 4700 F , all’alimentazioni di potenza dei due ponte ad H, una viene inviata al ponte della frizione e una al ponte del cambio.

Dalla tensione di batteria di 12 V vengono ricavate le tensione di 5 V e 3.3 V necessarie per la logica a bordo della GCU, inclusa la scheda GAO-Tek, ai display ed ai controlli.

Per scegliere i regolatori che dovranno generare queste tensioni è necessario conoscere il consumo complessivo dei componenti.

La corrente di alimentazione richiesta dall’ADG3308 può essere dedotta dai grafici riportati in seguito. La Figura 4-34 riporta la corrente assorbita dall’alimentazione VCCA mentre la Figura 4-35 riporta la corrente assorbita dall’alimentazione VCCY. Si nota che è riportato il caso VCCA=3.3 V e VCCY=5 V che corrisponde ai valori usati nella GCU.

Figura 4-34 corrente richiesta dall’alimentazione VCCA.

Come descritto il nel paragrafo 4.4 l’ADG3308 deve poter gestire impulsi della durata di 20ns, che si verificano sporadicamente (con frequenza di 2KHz). Un impulso di 20ns corrisponde come velocità di commutazione a un segnale a 50MHz, quindi si sceglie come corrente assorbita dal componente quella corrispondente a 50Mbps. Il valore reale della corrente assorbita sarà significativamente inferiore perché l’impulso di 20ns si ripete con frequenza di 2KHz.

La corrente assorbita dall’ADG3308 sarà quindi pari a ICCA  mA per quanto riguarda 1 l’alimentazione a 3.3 V ed a I_CCY 2.7 mA per quanto riguarda l’alimentazione a 5 V.

L’interfaccia della ruota fonica, descritta nel paragrafo 4.2, costituita dal comparatore in configurazione non invertente assorbe, come mostrato nella simulazione di Figura 4-13, una corrente media di 8.3 mA. Tale valore è relativo ad un solo comparatore, sulla versione finale della GCU sono state montate due sole ruote foniche, e quindi deve essere moltiplicato per 2, si ottiene 16.6 mA che si approssima a 17 mA.

I sensori delle ruote foniche sono alimentati a 5V e assorbono una corrente massima di 14mA ciascuno.

La GCU deve fornire l’alimentazione anche al cruscotto che comprende il display ed i comandi. I comandi sono costituiti dai due sensori di Hall Hamlin55100 e da due tasti collegati come in Figura 4-36.

Figura 4-36: comandi.

I sensori di Hall usati per le leve del cambio, Gear_DOWN e Gear_UP, in Figura 4-36, sono alimentati a 5 V e assorbono una corrente pari a 5.2 mA ciascuno, come indicato sul datasheet e riportato in Figura 4-37. Nell’intervallo di valori indicati si prende il più grande che costituisce il caso peggiore.

Figura 4-37: corrente assorbita dai sensori Hamlin55100. Sono presenti due 55100 quindi la corrente totale assorbita sarà pari a 10.4mA.

I tasti di Neutral e LaunchCTRL non consumano corrente. Quando ciascuno dei quattro tasti è attivo scorre una corrente nei pull-up pari a 3.3 0.703

4.7 PULL UP V I A Kohm     che si approssima a 1 mA.

Quindi l’insieme dei controlli assorbirà, nel caso peggiore, una corrente di 10.4 mA dall’alimentazione a 5 V e una corrente pari a 4 mA dall’alimentazione a 3.3 V.

Il Display del cruscotto è costituito da 16 led che vengono pilotati tutti con la stessa corrente pari a 30 mA. Richiedono quindi una corrente pari a 480 mA e sono alimentati dalla tensione di 3.3 V. Anche il Led Driver è alimentato da una tensione pari a 3.3 mA e la corrente che richiede è sicuramente trascurabile rispetto ai 480 mA quindi non viene considerata.

Infine è necessario alimentare la scheda GAO-Tek. Si alimenta con una tensione pari a 5 V e la corrente che assorbe è inferiore a 500 mA, valore misurato tramite in laboratorio con il software in esecuzione. Da notare che la tensione di alimentazione per il DSP viene ricavata a bordo della

scheda ed è pari a 3.3V per le porte di I/O e 1.8V per il core. La corrente assorbita dal DSP rientra, ovviamente nei 500mA assorbiti dalla scheda GAO-Tek.

Tutti i valori descritti sono riportati nella Tabella 4-2.

CORRENTE ASSORBITA

DA VCC=5 V

CORRENTE ASSORBITA DA VCC=3.3 V

ADG3308 1 mA 2.7 mA

Interfacce Ruote Foniche 0 mA 17 mA

Sensori Ruote Foniche 28 mA 0 mA

Comandi 10.4 mA 4 mA

Display 0 mA 480 mA

Scheda GAO-Tek (DSP) 500 mA 0 mA

TOTALE 539.4 mA 504.7 mA

Tabella 4-2: correnti richieste dalle alimentazione di 5 V e 3.3 V.

Le tensioni di 3.3 V e 5 V devono essere generati dalla tensione di batteria di 12V. Sono stati utilizzati dei regolatori di tipo switching in quando l’uso di regolatori lineari richiederebbe probabilmente l’uso di un dissipatore specialmente nel caso della 3.3Volt che si troverebbe a dover dissipare una potenza di poco inferiore a 5Watt. La National Semiconductors mette a disposizione i regolatori della serie LM2575; si tratta di regolatori switching step-down la cui tensione di ingresso, la tensione da regolare, può arrivare fino a 40 V. La tensione di uscita dipende dal modello scelto, sono disponibili sia il modello con tensione di uscita pari a 5 V, sia il modello con tensione di uscita pari a 3.3 V, entrambi in grado di erogare corrente di un ampere senza l’ausilio di dissipatore.

La Figura 4-38 mostra come deve essere collegato il dispositivo ai componenti esterni di cui ha bisogno, tra i quali eèpresente l’induttanza e il condensatore di filtro.

Figura 4-38: componenti esterni necessari allo stabilizzatore switching.

L’induttanza che è stata utilizza è appositamente realizzata, da Talema Electroincs, per gli alimentatori switching della serie LM2575 National Semiconductors.

La tensione di batteria prima di venire inviata ai regolatori passa attraverso un RBO il cui schema funzionale è mostrato in Figura 4-39.

Figura 4-39: RBO.

Al pin 1 deve essere collegata la tensione di batteria, al pin 2 il riferimento della tensione di batteria che normalmente coincide con la massa del veicolo. Il pin 3 è l’uscita del dispositivo, saranno presenti i 12 V di batteria protetti. La funzione dei vari elementi mostrati in Figura 4-39 è la seguente: il D1 ha il compito di proteggere verso inversioni della tensione di batteria (dovute a un collegamento erroneo), la protezione avviene fino a 40Ampere senza danneggiare il dispositivo; il T1 taglia eventuali picchi di tensione negativa; il T2 previene il fenomeno del “load-dump”. Il load- dump è quel fenomeno che si verifica quando viene sconnessa la batteria a motore acceso, in tal caso la linea precedentemente connessa alla batteria si trova connessa al solo alternatore e questo fenomeno genera un picco di tensione che può arrivare a 120 V con durata nell’ordine dei 400 ms. Lo schema elettrico della alimentazione della GCU è riportato in Figura 4-40.

Figura 4-40: stadio di alimentazione della Daughter Board.

Si ricordi che sono presenti anche le due alimentazione da 28 V che vanno ad alimentare gli stadi di potenza. In parallelo a tali alimentazioni sono connessi due condensatori da 4700 F .